L'intérieur de la Terre

La structure intérieure de la Terre s'explique par comment notre planète s'est formée. Comme toutes les autres planètes du système solaire, la Terre, en effet, s'est formée par l'accrétion de "planétésimaux" -de gros rochers, eux-mêmes résultats de l'agglomération progressive de poussières- puis l'ensemble a été chauffé et, enfin, la planète des débuts s'est "différentiée". L'agglomération de planétésimaux a été chauffée jusqu'au point où les roches ont fondu du fait d'impacts sur la planète naissante et du fait de la radioactivité de certaines des roches ou des marées gravitationnelles -ces déformations engendrées sur la planète par la gravité du Soleil. La fusion des planétésimaux a eu comme conséquence, ensuite, que ces roches en fusion se sont "différentiées", se sont structurées en couches à l'intérieur de la Terre. Cela a été le fait de la densité différente des roches. Ces couches sont au nombre de trois: les roches les plus lourdes ont sombré jusqu'au centre de la Terre, y formant le "coeur" ou "noyau"; le matériau plus léger (essentiellement le basalte et les silicates) ont formé le "manteau" et, enfin, les roches les plus légères ont surnagé, puis se sont refroidies, formant la "croûte". C'est pourquoi l'intérieur de la Terre est ainsi structuré en couches: un noyau, un manteau et une croûte. La Terre a un diamètre complet de 12 750 km (7900 miles). La Terre, malgré la tectonique des plaques et autres processus géologiques résiduels à grande échelle a cependant cessé de se modifier en termes de taille. Les scientifiques, en 2011, ont déterminé que le changement moyen annuel du rayon de la Terre n'est que de 0,1mm (0,004 pouces), soit un taux statistiquement insignifiant

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• le noyau est la partie la plus dense de la Terre: le noyau est essentiellement métallique (un alliage de fer et de nickel). Le noyau est divisé entre le "noyau interne", solide et le "noyau externe", liquide. Le noyau interne a une température de 4300°C (7800°F) et un rayon de 1278 km (795 miles). Le noyau interne est solide du fait de la pression qui règne au coeur de la Terre et il est essentiellement composé de fer. Le noyau externe a une épaisseur de 2200 km (1370 miles) et une température de 3700°C (6700°F). Il est composé d'un mélange fer-nickel liquide et de 10% de soufre. On pense que le champ magnétique de la Terre est dû à des mouvements du métal liquide du noyau externe. Les frictions engendrent des courants électriques. Du fait des caractéristiques de ces frictions, la magnétosphère est donc inégale, elle change de position et varie en force fonction du temps. Au cours des seuls 200 millions d'années, les pôles magnétiques de la Terre se sont inversés des centaines de fois, la plus récente inversion ayant eu lieu il y a 790 000 ans. Il peut s'écouler entre 100 000 et plusieurs millions d'années entre deux inversions des pôles magnétiques. Par ailleurs, 6 oscillations lentes ont été découvertes au sein du noyau externe; elles ont leur origine à la frontière entre le coeur et le manteau et elles se dissipent en direction du coeur interne, perdant de leur force. Quatre de ces oscillations se produisent sur une fréquence de 85, 50, 35 et 28 ans, respectivement. En soumettant des matériaux à des pressions proches de celles qu'on trouve au centre de la Terre, on peut obtenir la supraconductivité à relativement basses températures
• le manteau de la Terre est une couche dense et chaude de roches à moitié en fusion. Il a une épaisseur d'approximativement 3400 km (2100 miles). Il contient du fer, du magnésium, du calcium, du silicium et de l'oxygène. Le manteau est déformable car, à ces profondeurs, les températures et les pressions sont très élevées. De façon anecdotique, le minéral qui représente plus de 70% du manteau inférieur de la Terre (entre 660 et 2900km de profondeur (410-1800 miles)) -ou 38% de la Terre dans son entier- est la bridgmanite, un silicate de la famille des perovskites. Il doit son nom à Percy Bridgman, un physicien pionnier de l'analyse des minéraux et autres matériaux aux hautes pressions. La bridgmanite n'est stable qu'aux pressions que l'on trouve plus bas que 660km de la surface de la Terre. Ce qu'on appelle la frontière des 660km ou des 410 miles présente une topographie forte laquelle pourrait avoir une influence sur les deux couches du manteau. L'eau influence fortement les propriétés physiques du manteau et améliore son aptitude à fondre ou entrer en convection. Il a existé, au néo-Archéen (1,8-2,5 milliards d'années) et au moins depuis le paléo-Archéen (3,6-3,2 milliards d'années) un réservoir profond de manteau hydraté. Le recyclage d'une litosphère altérée par de l'eau de mer dans le manteau profond, vraisemblablement par subduction, a ainsi commencé avant il y a 3,3 milliards d'années
• la croûte est la couche -la plus fine- extérieure de la Terre: son épaisseur varie de 5 km (3 miles) en-dessous les océans à 30 km (19 miles) en-dessous les continents. Sous les chaînes de montagnes importantes, l'épaisseur peut atteindre 100 km (62 miles). La croûte est riche en oxygène et en silicium et elle contient des quantités moindres de matériaux divers tels que l'aluminium, le fer, le magnésium, le calcium, le potassium ou le sodium. La croûte, sous les océans, est composée de basalte alors que celle qui se trouve en-dessous les continents est faite de roches de densité plus faible comme l'andésite ou le granit

Pour aller au-delà de cette structure fondamentale, on peut ajouter que la partie la plus élevée et la plus froide du manteau est liée à la croûte qui se trouve juste au-dessus d'elle et cet ensemble, à cet endroit, a un comportement homogène. Cette zone s'appelle la "lithosphère" (du grec "lithos", "pierre"). La lithosphère a une épaisseur moyenne de 80 km (50 miles). La lithosphère s'est brisée en les plaques qui participent à la célèbre tectonique des plaques, ce mécanisme géologique responsable des tremblements de terre et des chaînes de montagnes et de volcans. La couche du manteau qui suit immédiatement la lithosphère forme ce que l'on appelle l'"asthénosphère" (du grec "astenos", "faible"). L'asthénosphère se trouve juste en-dessous de la lithosphère; c'est une zone étroite, mobile, qui est faite d'un matériau chaud, semi-solide, lequel peut s'ameublir et devenir fluide après avoir été, sur des durées géologiques, soumis à des températures et des pressions fortes. Ce sont les déplacements variés de ce système qui sont à la base de la tectonique des plaques: l'asthénosphère se déplace lentement et les plaques, plus rigides, de la lithosphère, flottent à sa surface, ou par rapport à elle